CN102629849B - 一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置，其包括为电机供电的三相电源，该三相电源依次通过输入电压互感器、晶闸管、输出电压互感器、电流互感器后接入所述电机；本装置设有CPU，该CPU通过输入电压检测电路、调节电路、输出电压检测电路和输出电流检测电路分别与每一所述输入电压互感器、晶闸管、输出电压互感器和电流互感器连接。本发明通过不断检测电机的各项参数计算出实时功率因数和负载率，将其与电机的额定功率因数和额定负载率进行比较，调压控制信号通过所述调节电路对晶闸管进行相控调节，从而使电机运行在额定转速附近以及功率因数也保持在额定功率因数附近，实现自动适配电机以最佳效率运行，达到节能运行的目的。

Description

一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置

技术领域

本发明涉及三相交流异步电机的运行效率，具体说是一种通过检测电机各项参数使其运行最佳效率的装置。

背景技术

电机是重要的工业耗能设备，其广泛应用于泵、风机、压缩机、传动机械等领域，其耗电量约占中国整个工业电耗的60%以上。目前，电机的形式多种多样，其中感应式三相交流异步电机在大部分工作时间内均处于低效率的运行状态，其功率因数一般只有0.4左右，而负载率大多在30%至50%之间。这种以低效率运行的电机，造成能源的大量浪费。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种通过对电机进行检测，适配其自动运行最佳效率的装置。

    本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置，包括为电机供电的三相电源，该三相电源依次通过测量三相线电压的两输入电压互感器、反向并联在每一相线上的两晶闸管、测量三相线电压的两输出电压互感器、连接在每一相线上的电流互感器后接入所述电机；

本装置设有CPU，该CPU通过输入电压检测电路、相控调节电路、输出电压检测电路和输出电流检测电路分别与每一所述输入电压互感器、晶闸管、输出电压互感器和电流互感器连接；

所述CPU通过所述输出电压检测电路和输出电流检测电路分别检测电机输出电压和电机输出电流后计算出电机的实时功率因数和负载率，CPU将计算的实时功率因数和负载率与电机额定功率因数和额定负载率进行比较，并将比较结果作为调压控制信号；

所述CPU通过输入电压检测电路检测电机输入电压，并将检测的输入电压作为同步信号，所述调压控制信号以该同步信号为基准，通过所述相控调节电路对晶闸管进行相控调节。

    在本发明中，电机上可安装转速测量仪，该转速测量仪与转速检测电路连接，所述CPU通过该转速检测电路检测所述电机转速。

从以上技术方案可知，本发明通过不断检测电机的各项参数计算出实时功率因数和负载率，将其与电机的额定功率因数和额定负载率进行比较，并将比较结果作为调压控制信号；同时，调压控制信号以同步信号为基准，通过所述调节电路对晶闸管进行相控调节，从而使电机运行在额定转速附近以及功率因数也保持在额定功率因数附近，实现自动适配电机以最佳效率运行，达到节能运行的目的。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是相控调节波形图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作进一步的详细说明：

本发明三相电源首先依次通过测量三相线电压的两输入电压互感器PT1、反向并联在每一相线上的两晶闸管16、测量三相线电压的两输出电压互感器PT2、连接在每一相线上的电流互感器CT，然后接入电机M，从而使所述装置串联在三相电源与电机之间。本装置在投入使用前，应将电机铭牌上的各个参数预置于装置内部，以后每次更换不同电机时，需再次预置相应的参数；其中电机参数一般包括额定电压、额定电流、额定转数、额定功率、额定功率因数、空载电流等，预置这些参数可为装置检测电机提供依据。同时，应根据负载的转动惯量在装置内设置电机启动时间、电机初始输出电压、启动电流的限定值、电流互感器电流倍率等参数，这可使电机在启动时按电压斜坡和电流限定模式进入正常运行状态，从而保证电机在启动过程中受到的冲击较小。

本装置设有CPU1，该CPU通过输入电压检测电路11、相控调节电路12、输出电压检测电路13和输出电流检测电路14分别与每一所述输入电压互感器PT1、晶闸管16、输出电压互感器PT2和电流互感器CT连接，本发明的输入电压检测电路、相控调节电路、输出电压检测电路和输出电流检测电路为现有技术，以可实现本装置的功能为限。

电机启动后，所述CPU通过所述输出电压检测电路和输出电流检测电路分别不断检测电机输出电压和电机输出电流，CPU接收上述检测信号后，先由电机输出电压和电机输出电流的相位差计算电机的实时功率因数，并根据电机的实时功率因数与额定功率因数的比值，以及电机实时电流减去空载电流的差值与额定电流减去空载电流的差值的比值，计算出电机的负载率，CPU将计算出的实时功率因数和负载率与额定功率因数和额定负载率进行比较，将两者的差值作为调压控制信号；同时，CPU通过输入电压检测电路检测出输入电压的同步信号，调压控制信号以该同步信号为基准，通过所述相控调节电路对晶闸管进行相控调节；上述基准为：只有当同步信号的电压过零时，相控调节电路才对晶闸管调节。调节过程是这样的，例如实时功率因数只有0.6或负载率仅为50%，则CPU计算出晶闸管的触发角，并将该触发角的信息传递至晶闸管的相控调节电路，以降低输入电压；在调节过程中，相控调节电路在交流电的正半周的触发角时刻触发导通正向晶闸管，在交流电的负半周的触发角时刻触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸管的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形，如图2，从而改变输出电流和输出电压，缩小实时功率因数和负载率与额定功率因数和额定负载率之间的差值，提高电机的实时功率因数值和负载率值。随后，CPU继续将调节后的调压控制信号与同步信号进行比较，如实时功率因数未达0.85左右或负载率未到75%至80%之间，则继续对晶闸管进行相控调节，如此重复上述步骤，直至实时功率因数和负载率达到规定的值为止。

在本发明中，电机M上可安装转速测量仪17，该转速测量仪与转速检测电路15连接，所述CPU通过该转速检测电路检测所述电机转速,电机的转速还可直接通过计算得出，如根据电机的各项参数，在CPU内安装软件进行计算。在对晶闸管进行相控调节时，应参考电机的转速，不应使电机的转速过高或过低，最好使电机的转速保持在额定转速附近，这样可使相控调节更加全面、准确。

从上可知，通过本装置对电机检测后进行调节，可使电机的实时功率因数达到0.85左右，负载率80%左右，从而可使电机运行在额定转速附近以及功率因数也保持在额定功率因数附近，实现自动适配电机以最佳效率运行，达到节能运行的目的。

上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (2)

1.一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置，包括为电机供电的三相电源，其特征在于：该三相电源依次通过测量三相线电压的两输入电压互感器、反向并联在每一相线上的两晶闸管、测量三相线电压的两输出电压互感器、连接在每一相线上的电流互感器后接入所述电机；设有CPU，该CPU通过输入电压检测电路、相控调节电路、输出电压检测电路和输出电流检测电路分别与每一所述输入电压互感器、晶闸管、输出电压互感器和电流互感器连接；所述CPU通过所述输出电压检测电路和输出电流检测电路分别检测电机输出电压和电机输出电流后，先由电机输出电压和电机输出电流的相位差计算电机的实时功率因数，并根据电机的实时功率因数与额定功率因数的比值，以及电机实时电流减去空载电流的差值与额定电流减去空载电流的差值的比值，计算出电机的负载率，CPU将计算的实时功率因数和负载率与电机额定功率因数和额定负载率进行比较，并将比较结果作为调压控制信号；所述CPU通过输入电压检测电路检测电机输入电压，并将检测的输入电压作为同步信号，所述调压控制信号以该同步信号为基准，通过所述相控调节电路对晶闸管进行相控调节。

2.根据权利要求1所述的一种在线式适配电机自动运行最佳效率的装置，其特征在于：所述电机上安装有转速测量仪，该转速测量仪与转速检测电路连接，所述CPU通过该转速检测电路检测所述电机转速。